一种页岩分段压裂水平井压裂液返排机理测试装置的制作方法

本实用新型涉及页岩气开发领域，特别涉及一种页岩分段压裂水平井压裂液返排机理测试装置。

背景技术：

随着非常规油气勘探和开发程度的不断提高，页岩气作为一种储量巨大的非常规天然气资源，越来越受到各国研究人员的重视，被视为油气资源接替的主要方向之一。页岩气的形成和富集具有自生自储、纳米孔隙发育、有机质大量散布的特点，使得页岩气赋存方式多样，不仅含有游离气，还含有大量的吸附气，同时导致页岩气流动机理复杂、开发难度非常大，具有“不压裂基本不产气、直井低产能”的典型特点。面对页岩气的这种特点，水力分段压裂水平井是改造页岩储层、增强页岩气导流能力的重要手段。

目前国内外关于页岩分段压裂水平井压裂液返排的研究集中在生产数据统计阶段，主要分析页岩分段压裂水平井产液量的量变特征。

在实现本实用新型的过程中，设计人发现现有技术至少存在以下问题：

对于页岩分段压裂水平井压裂液返排机理的研究尚处于探索阶段，尤其在室内相似物理模拟测试装置方面还没有相关研究，国内也还没有页岩分段压裂水平井压裂液返排能力的测试装置，不能很好地指导页岩的开发。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型提供一种页岩分段压裂水平井压裂液返排机理测试装置，用于测试页岩分段压裂水平井压裂液返排能力。所述页岩分段压裂水平井压裂液返排机理测试装置如下：

一种页岩分段压裂水平井压裂液返排机理测试装置，所述装置包括：恒温箱、岩心夹持器、压裂液容器、气体容器、液压泵、围压泵、量筒、流量计、第一压力表、第二压力表，其中，

所述液压泵通过管线分别与所述压裂液容器的一端和所述气体容器的一端相连，所述压裂液容器的另一端和所述气体容器的另一端通过管线与所述岩心夹持器的第一端相连，所述岩心夹持器的第二端、所述量筒和所述流量计通过管线依次相连，所述围压泵与所述岩心夹持器的第三端相连；

所述第一压力表和所述第二压力表位于所述岩心夹持器的两端，分别测量所述岩心夹持器两端的压力；

所述岩心夹持器、所述压裂液容器、所述气体容器、所述量筒、所述流量计、所述第一压力表和所述第二压力表设置在所述恒温箱中。

进一步地，所述装置还包括第一阀门，所述第一阀门分别与所述压裂液容器、所述气体容器、所述第一压力表和所述岩心夹持器相连。

进一步地，所述装置还包括第三压力表，所述第三压力表位于所述岩心夹持器与所述围压泵相连的管线上，测量所述岩心夹持器的围压。

进一步地，所述装置还包括第二阀门，所述第二阀门分别于所述岩心夹持器、所述量筒和所述第三压力表相连。

进一步地，所述装置还包括数据采集系统，所述数据采集系统采集所述量筒和所述流量计的测量值。

进一步地，所述装置还包括上位机，所述上位机与所述数据采集系统相连。

进一步地，所述恒温箱还设置有温度传感器和显示器。

本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是：

本实用新型的一种页岩分段压裂水平井压裂液返排机理测试装置，包括：恒温箱、岩心夹持器、压裂液容器、气体容器、液压泵、围压泵、量筒、流量计、第一压力表、第二压力表，所述液压泵通过管线分别与所述压裂液容器的一端和所述气体容器的一端相连，所述压裂液容器的另一端和所述气体容器的另一端通过管线与所述岩心夹持器的第一端相连，所述岩心夹持器的第二端、所述量筒和所述流量计通过管线依次相连，所述围压泵与所述岩心夹持器的第三端相连，所述第一压力表和所述第二压力表位于所述岩心夹持器的两端，分别测量所述岩心夹持器两端的压力，所述岩心夹持器、所述压裂液容器、所述气体容器、所述量筒、所述流量计、所述第一压力表和所述第二压力表设置在所述恒温箱中，可以被用来进行利用室内相似物理模拟方法的页岩分段压裂水平井压裂液返排能力的研究，为提高页岩储层压裂改造效果、提高页岩气井产量提供科学依据，有利于页岩分段压裂水平合理井排采制度的制定。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一种页岩分段压裂水平井压裂液返排机理测试装置示意图；

图2为矿场页岩分段压裂水平就压裂液注入过程图；

图3为含有多组压裂缝网的页岩岩心示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供了一种页岩分段压裂水平井压裂液返排机理测试装置，如图1所示，其包括恒温箱、岩心夹持器、压裂液容器、气体容器、液压泵、围压泵、量筒、流量计、第一压力表、第二压力表；

具体地，液压泵通过管线分别与压裂液容器的一端和气体容器的一端相连，压裂液容器的另一端和气体容器的另一端通过管线与岩心夹持器的第一端相连，岩心夹持器的第二端、量筒和流量计通过管线依次相连，围压泵与岩心夹持器的第三端相连，第一压力表和第二压力表位于岩心夹持器的两端，分别测量岩心夹持器两端的压力，恒温箱中包括岩心夹持器、压裂液容器、气体容器、量筒、流量计、第一压力表和第二压力表。

为了更好地实现页岩分段压裂水平井压裂液返排机理测试装置，装置还包括第一阀门，第一阀门分别与压裂液容器、气体容器、第一压力表和岩心夹持器相连,装置还包括第三压力表，第三压力表位于岩心夹持器与围压泵相连的管线上，测量岩心夹持器的围压，装置还包括第二阀门，第二阀门分别于岩心夹持器、量筒和第三压力表相连，装置还包括数据采集系统，数据采集系统采集量筒和流量计的测量值，装置还包括上位机，上位机与数据采集系统相连。

同时，恒温箱还设置有温度传感器和显示器，可以显示恒温箱中的温度值。

在实际的使用过程中，目前页岩气开发主要采用水平井分段多级压裂工艺，通过化学隔离、机械封隔或特殊管住实现对整个水平井段的分段，采取逐段压裂的方式对整个水平段实现改造。目前，现场采用最多的是机械封隔分段压裂，其工艺过程主要包括以下八个步骤：①井筒准备；②第一段射孔；③第一段压裂；④下入桥塞+射孔联作管串；⑤坐封桥塞，预定位置射孔；⑥第二段压裂；⑦同样方式，完成其余段的桥塞封隔、射孔、压裂；⑧采用连续油管钻除桥塞，排液、生产，分段压裂水平井压裂液注入过程图如图2所示。

根据实际矿场的开采方式，在测试之前，首先选取页岩岩心样品洗净烘干后，加工成含有多组压裂缝网的页岩岩心，如图3所示，将岩心放入岩心夹持器中，校正仪器，包括校正所有的压力表和检查仪器是否漏气，关闭所有阀门。

在测试过程中，首先关闭液压泵，将系统抽真空，关闭所有阀门，给岩心夹持器加围压至水平井筒处上覆岩层压力P₀，需要注意的是，上覆岩层压力要比页岩破裂压力高5MPa，然后关闭第二阀门，打开第一阀门，向岩心夹持器中充入气体使压力表达到推算的地层压力值P₁，记录充入的气体总体积V_g1，关闭第二阀门，继而打开第一阀门，向岩心夹持器中注入压裂液，至第一压力表达到P₂(P₂＝施工泵压+井筒静夜柱压力-井筒摩阻)，记录注入的压裂液体积V_w1，最后关闭第一阀门，打开第二阀门，计量排出的任一时段液体体积V_w2和气体体积V_g2，直至返排结束，利用计算机计算获得的测试结果数据值。

需要注意的是，首先，要确保装置内没有空气的混入，减小实验误差；其次，在充入气体后，待第一压力表和第二压力表的数值均稳定后，再关闭第一阀门，并开始注入压裂液；最后，返排量要待返排结束后计量最终的排出液体和气体的体积。

本实用新型实施例利用恒温箱、岩心夹持器、压裂液容器、气体容器、液压泵、围压泵、量筒、流量计、第一压力表、第二压力表，构成了一种页岩分段压裂水平井压裂液返排机理测试装置，可以被用来进行利用室内相似物理模拟方法的页岩分段压裂水平井压裂液返排能力的研究，为提高页岩储层压裂改造效果、提高页岩气井产量提供科学依据，有利于页岩分段压裂水平合理井排采制度的制定。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本实用新型的技术方案，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。